veterinaryВетеринария сегодняVeterinary Science Today2304-196X2658-6959"Veinard"10.29326/2304-196X-2022-11-1-14-19veterinary-608Research ArticleВЕТЕРИНАРНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯVETERINARY MICROBIOLOGYАнтибиотикорезистентность клинических изолятов Escherichia coli, выделенных от животныхAntimicrobial resistance in clinical Escherichia coli isolates obtained from animalshttps://orcid.org/0000-0001-7130-5627ИсаковаМ. Н.IsakovaM. N.

кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник отдела репродуктивных технологий,

 г. Екатеринбург

Candidate of Science (Veterinary Medicine), Senior Researcher, Department of Reproductive Technologies, 

Ekaterinburg

tmarya105@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1169-4090СоколоваО. В.SokolovaO. V.

 доктор ветеринарных наук, старший научный сотрудник лаборатории геномных исследований и селекции животных,

 г. Екатеринбург

Doctor of Science (Veterinary Medicine), Senior Researcher, Laboratory of Animal Genomics and Selection,

Ekaterinburg

nauka_sokolova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2793-5001БезбородоваН. А.BezborodovaN. A.

кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник отдела ветеринарно-лабораторной  диагностики с  испытательной лабораторией,

 г. Екатеринбург

Candidate of Science (Veterinary Medicine), Senior Researcher, Department of Veterinary Laboratory Diagnosis withTesting Laboratory,

Ekaterinburg

n-bezborodova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1918-3030КривоноговаА. С.KrivonogovaA. S.

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории биологических технологий,

 г. Екатеринбург

Doctor of Science (Biology), Leading Researcher, Laboratory of Biological Technology,

Ekaterinburg

tel-89826512934@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8395-1247ИсаеваА. Г.IsaevaA. G.

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела эпизоотологического мониторинга и  прогнозирования инфекционных болезней,

 г. Екатеринбург

Doctor of Science (Biology), Leading Researcher, Department of Epizootological Monitoring and Prognosis of Animals’ Infectious Diseases, 

Ekaterinburg

isaeva.05@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0284-0276ЗубареваВ. Д.ZubarevaV. D.

старший специалист лаборатории геномных исследований и селекции животных,

 г. Екатеринбург

Senior Specialist, Laboratory of Animal Genomics and Selection, 

Ekaterinburg

zzub97@mail.ruФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук» (ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН)РоссияFederal State Budgetary Scientific Institution “Ural Federal Agrarian Scientific Research Centre, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences” (FSBSI UrFASRC, UrB of RAS)Russian Federation2022270320221111419Copyright © Исакова М.Н., Соколова О.В., Безбородова Н.А., Кривоногова А.С., Исаева А.Г., Зубарева В.Д., 20222022Исакова М.Н., Соколова О.В., Безбородова Н.А., Кривоногова А.С., Исаева А.Г., Зубарева В.Д.Isakova M.N., Sokolova O.V., Bezborodova N.A., Krivonogova A.S., Isaeva A.G., Zubareva V.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://veterinary.arriah.ru/jour/article/view/608

Представлены данные о фенотипической и генотипической характеристике антибиотикорезистентности клинических изолятов Escherichia coli, выделенных из микробных биотопов (секрет молочной железы, цервикальные смывы) крупного рогатого скота. Исследовано 127 изолятов кишечной палочки, в том числе 44 – из секрета молочной железы, 83 – из цервикальных смывов. Антибиотикорезистентность культур изучали диско-диффузионным методом, минимальные ингибирующие концентрации антибактериальных препаратов определяли методом серийных разведений, гены резистентности детектировали с помощью полимеразной цепной реакции. В результате исследований показано широкое распространение изолятов микроорганизмов с фенотипом резистентности к ансамицинам (рифампицину), полусинтетическим пенициллинам (ампициллину и амоксициллину), тетрациклинам (доксициклину). Меньший уровень устойчивости изоляты проявляли к макролидам (азитромицину), амфениколам (левомицетину) и аминогликозидам (тобрамицину). Установлено, что клинические изоляты Escherichia coli чувствительны к цефалоспоринам III поколения и противомикробным средствам из группы фторхинолонов. Однако регистрация у 28,46% культур промежуточной резистентности к цефалоспоринам III поколения и выявление гена blaDHA, ассоциированного с развитием устойчивости к данной группе препаратов в 49,02% образцов ДНК эшерихий, изолированных из секрета молочной железы, не позволяют рекомендовать их в качестве препаратов выбора. Отсутствие гена VIM, кодирующего продукцию карбапенемаз в ДНК у выделенных изолятов, и низкий уровень фенотипической устойчивости (10,22% изолятов из цервикальных смывов) может служить одной из предпосылок для рекомендации использования карбапенемов 1-го ряда в качестве препаратов выбора для терапии заболеваний животных, ассоциированных с Escherichia coli, наряду со фторхинолонами, однако только в качестве препаратов резерва. Установлено, что выделенные изоляты Escherichia coli демонстрировали большую чувствительность к комбинированным противомикробным лекарственным средствам в сравнении с монопрепаратами. 

The article presents data on the phenotypic and genotypic characteristics of antimicriobial resistance in Escherichia coli clinical isolates recovered from bovine microbiota (secretions from mammary glands, cervical swabs). 127 Escherichia coli isolates were studied, i.e. 44 from mammary glands secretions and 83 from cervical swabs. Disk diffusion method was used to study antimicrobial resistance of the cultures; minimum inhibitory concentrations of antimicrobials were determined in a serial dilution method; resistance genes were detected by polymerase chain reaction. The carried out research demonstrates a wide distribution of the isolates belonging to the phenotype resistant to ansamycins (rifampicin), semi-synthetic penicillins (ampicillin and amoxicillin), tetracyclines (doxycycline). The isolates showed a lower level of resistance to macrolides (azithromycin), amphenicols (levomycetin) and aminoglycosides (tobramycin). It was found that Escherichia coli clinical isolates are sensitive to third-generation cephalosporins and fluoroquinolone antimicrobials. However, since 28.46% of cultures demonstrate intermediate resistance to third-generation cephalosporins and 49.02% of Escherichia coli DNA samples isolated from mammal gland secretions had blaDHA gene associated with resistance to this group of antimicrobials, these antimicrobials could be hardly recommended as antibiotics of choice. Absence of VIM carbapenemase-encoding gene in the DNA of the recovered isolates and a low level of phenotypic resistance (10.22% of isolates from cervical swabs) can be one of the reasons for recommending first-line carbapenems as antibiotics of choice to treat animal diseases associated with Escherichia coli, along with fluoroquinolones as reserve antimicrobials. It was found that the recovered Escherichia coli isolates are more sensitive to combination antibiotics than to mono-antibiotics. 

фенотипическая и генетическая резистентностьEscherichia coliизолятыгенетические маркерымикробные биотопыграмотрицательные бактерииβ-лактамазы расширенного спектраантибиотикиphenotypic and genetic resistanceEscherichia coliisolatesgenetic markersmicrobiotagram-negative bacteriaextended-spectrum β-lactamasesantibioticsИсследования выполнены в рамках Государственного задания Минобрнауки России по теме № 0532-2021-0004 «Разработка методологических подходов к мониторингу, контролю и сдерживанию антибиотикорезистентности оппортунистических микроорганизмов в животноводстве»The research was carried out in the framework of the State Assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation No. 0532-2021-0004 “Developing methodological approaches for monitoring, control and containment of ARM in opportunistic pathogens in livestock production”ReferencesPaitan Y. Current Trends in Antimicrobial Resistance of Escherichia coli. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2018; 416: 181−211. DOI: 10.1007/82_2018_110.Paitan Y. Current Trends in Antimicrobial Resistance of Escherichia coli. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2018; 416: 181−211. DOI: 10.1007/82_2018_110.Kaushik P., Anjay A., Kumari S., Dayal S., Kumar S. Antimicrobial resistance and molecular characterisation of E. coli from poultry in Eastern India. Vet. Ital. 2018; 54 (3): 197−204. DOI: 10.12834/VetIt.330.1382.2.Kaushik P., Anjay A., Kumari S., Dayal S., Kumar S. Antimicrobial resistance and molecular characterisation of E. coli from poultry in Eastern India. Vet. Ital. 2018; 54 (3): 197−204. DOI: 10.12834/VetIt.330.1382.2.Krivonogova A., Isaeva A., Poryvaeva A., Chentsova A., Sharavyev P. Inhibitory effect of plant metabolites of Nigella sativa on conditionally pathogenic microflora of productive animals. E3S Web of Conferences EFSC. 2021; 282:04014. DOI: 10.1051/e3sconf/202128204014.Krivonogova A., Isaeva A., Poryvaeva A., Chentsova A., Sharavyev P. Inhibitory effect of plant metabolites of Nigella sativa on conditionally pathogenic microflora of productive animals. E3S Web of Conferences EFSC. 2021; 282:04014. DOI: 10.1051/e3sconf/202128204014.Gregova G., Kmet V. Antibiotic resistance and virulence of Escherichia coli strains isolated from animal rendering plant. Sci. Rep. 2020; 10 (1):17108. DOI: 10.1038/s41598-020-72851-5.Gregova G., Kmet V. Antibiotic resistance and virulence of Escherichia coli strains isolated from animal rendering plant. Sci. Rep. 2020; 10 (1):17108. DOI: 10.1038/s41598-020-72851-5.Lalak A., Wasyl D., Zając M., Skarżyńska M., Hoszowski A., Samcik I., et al. Mechanisms of cephalosporin resistance in indicator Escherichia coli isolated from food animals. Vet. Microbiol. 2016; 194: 69−73. DOI: 10.1016/j.vetmic.2016.01.023.Lalak A., Wasyl D., Zając M., Skarżyńska M., Hoszowski A., Samcik I., et al. Mechanisms of cephalosporin resistance in indicator Escherichia coli isolated from food animals. Vet. Microbiol. 2016; 194: 69−73. DOI: 10.1016/j.vetmic.2016.01.023.Ranjbar R., Moradi H., Harzandi N., Kheiri R., Khamesipour F. Интегрон-зависимые механизмы резистентности к антибиотикам у штаммов Escherichia coli, выделенных из человека и животных в двух провинциях Ирана. Современные технологии в медицине. 2019; 11 (4): 64−73. DOI: 10.17691/stm2019.11.4.07.Ranjbar R., Moradi H., Harzandi N., Kheiri R., Khamesipour F. Integron-associated antibiotic resistance patterns in Escherichia coli strains isolated from human and animal sources in two provinces of Iran. Sovremennye tehnologii v meditcine. 2019; 11 (4): 64−73. DOI: 10.17691/stm2019.11.4.07. (in Russ.)Buberg M. L., Mo S. S., Sekse C., Sunde M., Wasteson Y., Witsø I. L. Population structure and uropathogenic potential of extended-spectrum cephalosporin-resistant Escherichia coli from retail chicken meat. BMC Microbiol. 2021; 21 (1):94. DOI: 10.1186/s12866-021-02160-y.Buberg M. L., Mo S. S., Sekse C., Sunde M., Wasteson Y., Witsø I. L. Population structure and uropathogenic potential of extended-spectrum cephalosporin-resistant Escherichia coli from retail chicken meat. BMC Microbiol. 2021; 21 (1):94. DOI: 10.1186/s12866-021-02160-y.Reshadi P., Heydari F., Ghanbarpour R., Bagheri M., Jajarmi M., Amiri M., et al. Molecular characterization and antimicrobial resistance of potentially human-pathogenic Escherichia coli strains isolated from riding horses. BMC Vet. Res. 2021; 17 (1): 131. DOI: 10.1186/s12917-021-02832-x.Reshadi P., Heydari F., Ghanbarpour R., Bagheri M., Jajarmi M., Amiri M., et al. Molecular characterization and antimicrobial resistance of potentially human-pathogenic Escherichia coli strains isolated from riding horses. BMC Vet. Res. 2021; 17 (1):131. DOI: 10.1186/s12917-021-02832-x.Poirel L., Madec J. Y., Lupo A., Schink A. K., Kieffer N., Nordmann P., Schwarz S. Antimicrobial resistance in Escherichia coli. Microbiol. Spectr. 2018; 6 (4). DOI: 10.1128/microbiolspec.ARBA-0026-2017.Poirel L., Madec J. Y., Lupo A., Schink A. K., Kieffer N., Nordmann P., Schwarz S. Antimicrobial resistance in Escherichia coli. Microbiol. Spectr. 2018; 6 (4). DOI: 10.1128/microbiolspec.ARBA-0026-2017.Аль-Хаммаш Н. М., Игнатенко А. В. Анализ антибиотикорезистентности микроорганизмов E. coli. Труды БГТУ. Химия, технология органических веществ и биотехнология. 2012; 4 (151): 173−175. eLIBRARY ID: 22002362.Al'-Khammash N. M., Ignatenko A. V. Analiz antibiotikorezistentnosti mikroorganizmov E. coli = ARM analysis of E. coli. Proceedings of BSTU. Chemistry, organic substances technology and biotechnology. 2012; 4 (151): 173−175. eLIBRARY ID: 22002362.Nolivos S., Cayron J., Dedieu A., Page A., Delolme F., Lesterlin C. Role of AcrAB-TolC multidrug efflux pump in drug-resistance acquisition by plasmid transfer. Science. 2019; 364 (6442): 778−782. DOI: 10.1126/science.aav6390.Nolivos S., Cayron J., Dedieu A., Page A., Delolme F., Lesterlin C. Role of AcrAB-TolC multidrug efflux pump in drug-resistance acquisition by plasmid transfer. Science. 2019; 364 (6442): 778−782. DOI: 10.1126/science.aav6390.Ilbeigi K., Askari Badouei M., Vaezi H., Zaheri H., Aghasharif S., Kafshdouzan K. Molecular survey of mcr1 and mcr2 plasmid mediated colistin resistance genes in Escherichia coli isolates of animal origin in Iran. BMC Res. Notes. 2021; 14 (1):107. DOI: 10.1186/s13104-021-05519-6.Ilbeigi K., Askari Badouei M., Vaezi H., Zaheri H., Aghasharif S., Kafshdouzan K. Molecular survey of mcr1 and mcr2 plasmid mediated colistin resistance genes in Escherichia coli isolates of animal origin in Iran. BMC Res. Notes. 2021; 14 (1):107. DOI: 10.1186/s13104-021-05519-6.Фармакология с рецептурой: учебник для медицинских и фармацевтических учреждений среднего профессионального образования. Под ред. В. М. Виноградова. 6-е изд., испр. и доп. СПб.: СпецЛит; 2016. 647 с.Farmakologiya s retsepturoi: uchebnik dlya meditsinskikh i farmatsevticheskikh uchrezhdenii srednego professional’nogo obrazovaniya = Pharmaceutical formulation: a textbook for medical and pharmaceutical institutions of secondary vocational education. Ed. by. V. M. Vinogradov. 6rd ed., revised and updated. Saint Petersburg: SpetsLit; 2016. 647 р. (in Russ.)Парамонова Н. Ю., Фириченкова С. В. Результаты территориального мониторинга антибиотикорезистентности кишечной палочки. Вестник ветеринарии. 2011; 4 (59): 78−80. eLIBRARY ID: 17069905.Paramonova N. Yu., Firichenkova S. V. Territorial monitoring data on antibiotic resistance in colibacillus. Vestnik veterinarii. 2011; 4 (59): 78−80. eLIBRARY ID: 17069905. (in Russ.)Литвинова А. Р., Шевченко А. А. Распространение E. coli в Краснодарском крае. Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии. 2020; 1: 44−46. DOI: 10.17238/issn2072-6023.2020.1.44.Litvinova A. R., Shevchenko A. A. Distribution of E. coli in the Krasnodar territory. Issues of Legal Regulation in Veterinary Medicine. 2020; 1: 44−46. DOI: 10.17238/issn2072-6023.2020.1.44. (in Russ.)Методические указания по бактериологической диагностике колибактериоза (эшерихиоза) животных: утв. Минсельхозом РФ от 27.07.2000 № 13-7-2/2117. Режим доступа: https://standartgost.ru/g/pkey-14293737720.Metodicheskie ukazaniya po bakteriologicheskoi diagnostike kolibakterioza (esherikhioza) zhivotnykh = Guidance on bacteriological diagnosis of colibacteriosis in animals: approved. Ministry of Agriculture of the Russian Federation July 27, 2000 No. 13-7-2/2117. Available at: https://standartgost.ru/g/pkey-14293737720. (in Russ.)МУК 4.2.1890-04 Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России. 2004. 91 c. Режим доступа: https://fcgie.ru/download/elektronnaya_baza_metod_dokum/muk_1890-04.pdf.MUK 4.2.1890-04 Opredelenie chuvstvitel’nosti mikroorganizmov k antibakterial’nym preparatam = Metodical Guidelines 4.2.1890-04 Determination of sensitivity of microorganisms to antibacterials. Мoscow: Federal Center for State Sanitary and Epidemiological Surveillance of the Ministry of Health of Russia. 2004. 91 p. Available at: https://fcgie.ru/download/elektronnaya_baza_metod_dokum/muk_1890-04.pdf. (in Russ.)Европейский комитет по определению чувствительности к антимикробным препаратам. Таблицы пограничных значений для интерпретации значений МПК и диаметров зон подавления роста. Версия 10.0, 2020. Режим доступа: https://iacmac.ru/ru/docs/eucast/eucast-clinical-breakpoints-bacteria-10.0-rus.pdf.EUCAST Clinical breakpoints – bacteria v.10.0. Available at: https://iacmac.ru/ru/docs/eucast/eucast-clinical-breakpoints-bacteria-10.0-rus. pdf. (in Russ.)Bezborodova N. A., Isakova M. N., Ryaposova M. V., Sokolova O. V. Analysis of the antibiotic resistance genes of microorganisms in the milk of cows and goats. Reproduction in Domestic Animals. 2019; 54 (S3):104. DOI: 10.1111/rda.13528.Bezborodova N. A., Isakova M. N., Ryaposova M. V., Sokolova O. V. Analysis of the antibiotic resistance genes of microorganisms in the milk of cows and goats. Reproduction in Domestic Animals. 2019; 54 (S3):104. DOI: 10.1111/rda.13528.Ingti B., Paul D., Maurya A. P., Bora D., Chanda D. D., Chakravarty A., Bhattacharjee A. Occurrence of blaDHA-1 mediated cephalosporin resistance in Escherichia coli and their transcriptional response against cephalosporin stress: a report from India. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2017; 16 (1):13. DOI: 10.1186/s12941-017-0189-x.Ingti B., Paul D., Maurya A. P., Bora D., Chanda D. D., Chakravarty A., Bhattacharjee A. Occurrence of blaDHA-1 mediated cephalosporin resistance in Escherichia coli and their transcriptional response against cephalosporin stress: a report from India. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2017; 16 (1): 13. DOI: 10.1186/s12941-017-0189-x.ECDC. The bacterial challenge: time to react. Stockholm. 2009. 42 p. DOI: 10.2900/2518.ECDC. The bacterial challenge: time to react. Stockholm. 2009. 42 p. DOI: 10.2900/2518.Кузьмина А. В., Асецкая И. Л., Поливанов В. А., Зырянов С. К. Медицинские ошибки при применении антибактериальных препаратов группы карбапенемов. Качественная клиническая практика. 2016; 4: 48−53. eLIBRARY ID: 29246908.Kuz’mina A. V., Asetskaya I. L., Polivanov V. A., Zyryanov S. K. Medication errors associated with carbapenems. Kachestvennaya klinicheskaya praktika = Good Clinical Practice. 2016; 4: 48−53. eLIBRARY ID: 29246908. (in Russ.)Макавчик С. А., Кротова А. Л., Баргман Ж. Е., Сухинин А. А., Приходько Е. И. Механизмы резистентности к антимикробным препаратам у микроорганизмов, выделенных от крупного рогатого скота. Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии. 2020; 4: 41−46. DOI: 10.17238/issn2072-6023.2020.4.41.Makavchik S. A., Krotova A. L., Bargman J. E., Sukhinin A. A., Prikhodko E. I. Resistance mechanisms of bacterial isolates from cattle to antibiotics. Issues of Legal Regulation in Veterinary Medicine. 2020; 4: 41−46. DOI: 10.17238/issn2072-6023.2020.4.41. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.